工藝條件對RFT-2催化劑固定床費(fèi)-托合成性能的影響

徐 潤，李 猛，胡志海，聶 紅

(中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083)

工藝條件對RFT-2催化劑固定床費(fèi)-托合成性能的影響

徐 潤，李 猛，胡志海，聶 紅

(中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083)

在固定床費(fèi)-托合成中型試驗裝置上考察了反應(yīng)溫度、壓力、n(H2)n(CO)、空速、汽包壓力和表觀氣速對工業(yè)生產(chǎn)的RFT-2催化劑反應(yīng)性能和催化劑床層溫度分布的影響。結(jié)果表明：反應(yīng)溫度對RFT-2性能影響顯著，隨溫度升高反應(yīng)活性迅速增加，催化劑床層的熱點區(qū)域變寬和峰值增加，而且在不同溫度范圍的敏感程度不同；提高壓力可以增加反應(yīng)活性，改善選擇性，但催化劑床層溫度分布變差；n(H2)n(CO)主要影響費(fèi)-托合成催化劑的活性和產(chǎn)物選擇性，對催化床層溫度分布影響較?。豢账僭黾訒斐蒀O和H2的轉(zhuǎn)化率下降，選擇性和催化劑床層溫度分布變化不明顯；通過調(diào)節(jié)汽包壓力來控制催化劑床層溫度非常有效和靈敏，對反應(yīng)性能和溫度分布影響顯著；提高表觀氣速可以改善催化劑床層徑向的傳熱效果，使反應(yīng)管內(nèi)的傳熱得到強(qiáng)化，溫度分布更加均勻。

費(fèi)-托合成 固定床 鈷基催化劑 反應(yīng)條件 溫度分布

通過費(fèi)-托合成反應(yīng)(Fischer-Tropsch Synthesis)可以將煤炭、生物質(zhì)、天然氣、頁巖氣、煤層氣等含碳資源轉(zhuǎn)化為清潔燃料和高附加值化學(xué)品，不僅可以作為石油產(chǎn)業(yè)的有益補(bǔ)充，也可以為這些含碳資源的清潔利用提供途徑[1-3]。目前工業(yè)上應(yīng)用于費(fèi)-托合成過程的反應(yīng)器形式主要有固定床、漿態(tài)床、循環(huán)流化床和固定流化床[4]。固定床和漿態(tài)床反應(yīng)器應(yīng)用于以合成蠟為主要產(chǎn)品的低溫費(fèi)-托合成。固定床反應(yīng)器具有設(shè)計和操作簡單、產(chǎn)物易于收集等特點，但是反應(yīng)管中存在軸向和徑向的溫度梯度，對于強(qiáng)放熱的費(fèi)-托合成反應(yīng)，如果移熱不及時，溫度梯度過大，容易產(chǎn)生熱點，導(dǎo)致反應(yīng)過程惡化，因此固定床費(fèi)-托合成反應(yīng)過程中反應(yīng)器內(nèi)的溫度分布和控制至關(guān)重要[5]。Espinaza等[6]提出南非Sasol公司在固定床費(fèi)-托合成工業(yè)應(yīng)用中由于反應(yīng)器存在較大的溫度梯度，使得催化劑部分處于高溫區(qū)，性能變差，壽命變短，而部分處于低溫區(qū)，不能達(dá)到最佳反應(yīng)性能。Sie等[7]通過對固定床費(fèi)-托合成的傳熱和傳質(zhì)過程進(jìn)行分析，提出催化劑粒徑、氣速、反應(yīng)器管徑等均影響反應(yīng)器中的溫度分布。由于固定床費(fèi)-托合成具有一定的放大效應(yīng)，只有工業(yè)尺寸的列管反應(yīng)器和單管反應(yīng)器才能獲取較為可靠的反應(yīng)和溫度數(shù)據(jù)。因此研究人員利用數(shù)學(xué)模型對固定床費(fèi)-托合成開展模擬研究，為反應(yīng)器放大和操作優(yōu)化提供理論依據(jù)。Atwood等[8]采用熔鐵催化劑的固定床費(fèi)-托合成建立了一維擬均相活塞流模型，考察了雷諾數(shù)、催化劑直徑、反應(yīng)溫度及反應(yīng)器管徑對反應(yīng)行為的影響。Wang等[9]通過對鐵基固定床一維費(fèi)-托合成模型的研究，提出了尾氣循環(huán)、溫度、壓力對反應(yīng)性能的影響。Bub等[10]建立了不考慮濃度和溫度梯度的固定床費(fèi)-托合成反應(yīng)器二維擬均相數(shù)學(xué)模型。Jess等[11]根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，建立了工業(yè)化多管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型，考察了合成氣中氮氣含量對移走反應(yīng)熱量、反應(yīng)器管徑設(shè)計、產(chǎn)物中油蠟分布等方面的影響。魯豐樂等[12]以鈷基催化劑為研究對象建立了固定床費(fèi)-托合成的一維數(shù)學(xué)模型，提出了反應(yīng)器進(jìn)口溫度、操作壓力、氣體空速對反應(yīng)性能的影響規(guī)律。廖波等[13]采用二維非均相模型對鈷基固定床費(fèi)-托合成不同入口溫度、壓力、冷卻水溫度等進(jìn)行了模擬計算，得到了尾氣循環(huán)對費(fèi)-托合成反應(yīng)的影響。吳建民等[14]研究了氣體流動條件下鈷基固定床費(fèi)-托合成的傳熱性能，采用二維擬均相模型，獲得了固定床二維徑向傳熱參數(shù)與顆粒雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

RFT-2催化劑是由中國石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的鈷基固定床費(fèi)-托合成催化劑，在千噸級中試裝置上整體性能優(yōu)良[15]。本研究在中型試驗裝置上采用帶取熱設(shè)施的反應(yīng)器，考察溫度、壓力、空速、n(H2)n(CO)、汽包壓力、表觀氣速對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成反應(yīng)性能的影響，以期為實現(xiàn)固定床費(fèi)-托合成工藝條件優(yōu)化和反應(yīng)器熱量控制提供依據(jù)。

1 實 驗

1.1 原料與催化劑

試驗所用原料氣為H2和CO。H2為甲醇裂解方法制備，體積分?jǐn)?shù)大于99.999%；CO為北京海譜氣體廠生產(chǎn)的高純CO，體積分?jǐn)?shù)大于99.995%。催化劑采用工業(yè)生產(chǎn)的RFT-2費(fèi)-托合成催化劑(中國石化催化劑長嶺分公司生產(chǎn))，主要成分為CoAl2O3，堆密度為0.75 tm3，比表面積為185 m2g。

1.2 費(fèi)-托合成試驗

費(fèi)-托合成反應(yīng)在固定床費(fèi)-托合成中型試驗裝置上進(jìn)行，裝置工藝流程示意如圖1所示，包含反應(yīng)器系統(tǒng)、反應(yīng)取熱系統(tǒng)、循環(huán)氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、產(chǎn)品分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、換熱器等。新鮮原料氣與循環(huán)氣混合后進(jìn)入預(yù)熱器，原料預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器，與反應(yīng)器中的催化劑接觸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)品和未反應(yīng)的原料從反應(yīng)器下部導(dǎo)出進(jìn)入分離系統(tǒng)，經(jīng)過熱高壓分離器和冷高壓分離器實現(xiàn)相分離，得到重質(zhì)烴、輕烴、合成水和氣相。氣相物料一部分進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)返回反應(yīng)器入口，一部分經(jīng)過壓控閥排放。RFT-2催化劑(1 000 mL)裝填在反應(yīng)器中，催化劑床層上下填充惰性材料以支撐床層。反應(yīng)前RFT-2催化劑需在氫氣氣氛、400 ℃下處理12 h，使催化劑還原活化。在獲取反應(yīng)數(shù)據(jù)前，催化劑需要經(jīng)過100 h費(fèi)-托合成反應(yīng)，以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。尾氣組成采用安捷倫CP4900氣相色譜儀進(jìn)行在線分析。

費(fèi)-托合成是合成氣(CO+H2)在催化劑上轉(zhuǎn)化成烴類的反應(yīng)，其反應(yīng)過程復(fù)雜，產(chǎn)物分布廣泛，產(chǎn)物烴類分布可以從小分子氣體烴類到C80以上的重質(zhì)烴類。催化劑性能主要從活性和選擇性兩方面進(jìn)行考察，催化劑活性的高低通常以CO轉(zhuǎn)化率(XCO)、H2轉(zhuǎn)化率(XH2)進(jìn)行評估，而選擇性則主要以目的產(chǎn)物C5+烴類(含C5)選擇性(SC5+)以及副產(chǎn)物CH4選擇性(SCH4)、CO2選擇性(SCO2)進(jìn)行考察。

圖1 費(fèi)-托合成反應(yīng)裝置流程示意

計算式如下：

式中：V1、V2分別表示在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，某時間段內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的原料氣的體積和流出反應(yīng)系統(tǒng)的尾氣體積；c1、c2分別表示原料氣和尾氣中對應(yīng)物質(zhì)的含量；ncon為某時間段內(nèi)通過反應(yīng)床層參與反應(yīng)轉(zhuǎn)化了的CO的物質(zhì)的量；nCO2為生成CO2所消耗的CO物質(zhì)的量；nCH4為生成CH4所消耗的CO物質(zhì)的量；nC4-為生成CH4，C2，C3，C4烴所消耗的CO物質(zhì)的量。由于CH4和CO2是費(fèi)-托合成產(chǎn)物中價值最低的組分，C5+烴類選擇性的提高有利于增加費(fèi)-托合成過程中碳源的利用率，降低CH4和CO2選擇性、提高C5+烴類選擇性是費(fèi)-托合成催化劑研究的關(guān)鍵問題。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度的影響

反應(yīng)溫度出現(xiàn)在反應(yīng)動力學(xué)方程中的指數(shù)位置，對催化反應(yīng)速率的影響很大。在反應(yīng)壓力為2.5 MPa、體積空速為500 h-1、表觀氣速為3.27 ms(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、原料氣n(H2)n(CO)為2.0的條件下，反應(yīng)溫度對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能及C5+烴類產(chǎn)物分布的影響分別見表1和表2。由表1可見：隨反應(yīng)溫度的升高，CO和H2轉(zhuǎn)化率迅速提高，表明催化劑的活性對反應(yīng)溫度十分敏感；CH4選擇性在200 ℃以上時基本保持不變，CO2的選擇性輕微增加，C5+烴類選擇性隨溫度升高而略有增加。CH4選擇性隨溫度的變化不明顯，說明在該反應(yīng)條件下，反應(yīng)物的擴(kuò)散對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成反應(yīng)的限制已經(jīng)得到改善。C5+烴類選擇性的增加是因為溫度的提高有利于催化劑上重質(zhì)烴的脫附從而改善傳質(zhì)效果。另外，在溫度低于200 ℃和高于205 ℃時，溫度每提高1 ℃，CO轉(zhuǎn)化率平均提高約2.4百分點；在200～205 ℃時，溫度每提高1 ℃，CO轉(zhuǎn)化率平均提高約4.3百分點，這說明在不同溫度范圍內(nèi)，CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而提高的幅度不同，在200～205 ℃時，催化劑活性對溫度最為敏感。由表2可見，反應(yīng)溫度提高，C5+烴類中重油餾分收率減少，輕質(zhì)油收率增加，在200 ℃時沸點大于350 ℃的餾分收率可達(dá)58.58%，當(dāng)反應(yīng)溫度提高到210 ℃時，沸點大于350 ℃的餾分收率降至36.95%。

表1 反應(yīng)溫度對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成反應(yīng)性能的影響

表2 反應(yīng)溫度對C5+烴類產(chǎn)物分布的影響 w，%

如果按照平均每生成一個亞甲基(—CH2—)可釋放出165 kJ的熱量來計算，反應(yīng)放熱量和床層溫差的關(guān)系見圖2。由圖2可見，隨CO轉(zhuǎn)化率的升高，床層溫差變大的主要原因是放熱量增加，在反應(yīng)管外取熱介質(zhì)工況不變的情況下，溫差增大才能將多產(chǎn)生的熱量帶走，從得到的數(shù)據(jù)來看，放熱量每增加100 kJ/h，催化劑床層溫差約增加0.32 ℃。

圖2 催化劑床層溫差和放熱量與CO轉(zhuǎn)化率的關(guān)系■—床層溫差； ▲—放熱量

2.2 反應(yīng)壓力的影響

在反應(yīng)溫度為210 ℃、體積空速為500 h-1、表觀氣速為3.27 m/s(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、原料氣n(H2)n(CO)為 2.0的條件下，反應(yīng)壓力對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響見表3，對C5+烴類產(chǎn)物分布的影響見圖3。由表3可見，隨反應(yīng)壓力的升高，CO和H2轉(zhuǎn)化率提高，CH4選擇性隨壓力升高呈降低趨勢，CO2選擇性變化不明顯，C5+烴類選擇性有所提高。由于費(fèi)-托合成反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，反應(yīng)壓力的升高有利于促進(jìn)反應(yīng)速率的提高，因此壓力升高時反應(yīng)活性增加。壓力升高也使CO分壓增加，使催化劑表面的CO覆蓋度增大，提高了催化劑表面C—C耦合的幾率，促進(jìn)了碳鏈增長，使長鏈烴產(chǎn)物的選擇性得以改善。但是壓力升高也會帶來不利影響：首先，壓力升高會使實際表觀氣速下降，從而影響反應(yīng)器內(nèi)的徑向傳熱，導(dǎo)致溫度分布變差；其次，壓力提高增加了強(qiáng)化學(xué)吸附物H2O的平均停留時間和分壓，會影響到催化劑的反應(yīng)性能和穩(wěn)定性，從結(jié)果來看CO2的選擇性略有增加，其原因可能是水分壓增加后變換反應(yīng)有所增強(qiáng)的結(jié)果。從表3中催化劑床層的溫度數(shù)據(jù)來看，壓力升高使催化劑床層的平均溫度提高，溫差變大，溫度分布變差，進(jìn)一步證實了上述判斷。

表3 反應(yīng)壓力對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響

由圖3可見，反應(yīng)壓力對C5+烴類產(chǎn)物分布的影響較大。提高反應(yīng)壓力，C5+烴類產(chǎn)物中小于180 ℃餾分和180～350 ℃餾分收率減少，350～500 ℃餾分和大于500 ℃餾分收率增加，這說明反應(yīng)壓力提高有利于生成較多350～500 ℃餾分，壓力為3.0 MPa時，350～500 ℃和大于500 ℃餾分在產(chǎn)物分布中所占比例明顯提高。增加反應(yīng)壓力有利于重質(zhì)烴的生成以及提高費(fèi)-托合成的反應(yīng)活性，但是在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著操作壓力的升高，相應(yīng)的操作費(fèi)用增加，因此對于固定床費(fèi)-托合成裝置，工業(yè)上合適的操作壓力為3.0 MPa。

圖3 反應(yīng)壓力對C5+烴類產(chǎn)物分布的影響壓力： ■—2.0 MPa； ■—2.5 MPa； ■—3.0 MPa

2.3 原料氣n(H2)/n(CO)的影響

由于H2和CO在費(fèi)-托合成反應(yīng)中有不同的吸附擴(kuò)散速率和反應(yīng)速率，原料氣n(H2)n(CO)對反應(yīng)性能的影響十分顯著。表4為在保持其它操作條件不變的情況下，n(H2)n(CO)對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成反應(yīng)性能的影響。反應(yīng)器入口進(jìn)料由新鮮原料氣和循環(huán)氣組成，通過調(diào)整新鮮原料氣H2和CO含量來實現(xiàn)反應(yīng)器入口進(jìn)料n(H2)n(CO)的調(diào)整。由表4可見，隨反應(yīng)器入口n(H2)n(CO)的降低，H2和CO轉(zhuǎn)化率降低，CH4選擇性降低，C5+烴類選擇性增加，CO2選擇性變化不明顯。由于總進(jìn)氣量不變，n(H2)n(CO)的降低使CO進(jìn)料量增加，因此CO轉(zhuǎn)化率會隨n(H2)n(CO)的降低而降低。較低的n(H2)n(CO)有利于增加催化劑表面含碳中間物種的濃度，從而加強(qiáng)碳鏈增長反應(yīng)，選擇性會得到改善。從表4中催化劑床層的溫度數(shù)據(jù)可以看出，由于n(H2)n(CO)降低，CO轉(zhuǎn)化率降低，反應(yīng)放熱略有減少，床層的平均溫度和最高溫度均有所降低，床層溫差也減小?？梢妌(H2)n(CO)的改變對催化床層溫度和溫差的影響較小，主要影響費(fèi)-托合成催化劑的活性和產(chǎn)物選擇性。

表4 原料氣n(H2)n(CO)對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響

表4 原料氣n(H2)n(CO)對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響

項 目n(H2)∕n(CO)236209176CO轉(zhuǎn)化率，%884586568005H2轉(zhuǎn)化率，%872186628271CH4選擇性，%992766659CO2選擇性，%026024028C5+烴類選擇性，%848887688848催化劑床層平均溫度∕℃209920982092催化劑床層最高溫度∕℃212321232117催化劑床層溫差∕℃303029

2.4 空速的影響

空速是反應(yīng)進(jìn)料量的體現(xiàn)，在溫度為210 ℃、壓力為2.5 MPa、入口原料氣n(H2)n(CO)為2.0的條件下，分別考察體積空速為500 h-1和750 h-1時的費(fèi)-托合成反應(yīng)性能，結(jié)果見表5。在不提高反應(yīng)溫度的前提下，空速增加時進(jìn)料量增加，造成CO和H2的轉(zhuǎn)化率明顯下降，但CO消耗速率增加，表明反應(yīng)放熱也會有所增加，體現(xiàn)在催化劑床層平均溫度、溫差均略有增加。由表5可見，雖然空速增加，但反應(yīng)產(chǎn)物CH4、C5+烴類以及CO2選擇性均變化不顯著，說明反應(yīng)受擴(kuò)散影響較小。由于反應(yīng)系統(tǒng)采用較大的表觀氣速，雖然增加了空速，但表觀氣速變化只有3.3%，因此擴(kuò)散和傳熱行為變化不明顯。

表5 空速對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響

2.5 汽包壓力的影響

通過調(diào)整汽包壓力來控制冷卻水的沸點，從而達(dá)到調(diào)整反應(yīng)管外殼層內(nèi)水的溫度，利用水的汽化潛熱帶走反應(yīng)熱的目的。在反應(yīng)壓力為2.5 MPa、體積空速為500 h-1、表觀氣速為3.27 ms(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、原料氣n(H2)n(CO)為2.0的條件下，考察汽包壓力對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成反應(yīng)性能的影響，結(jié)果見表6。由表6可見：當(dāng)汽包壓力分別為1.47，1.53，1.60 MPa時，管外沸騰水溫度分別為197.5，199.5，201.5 ℃，達(dá)到傳熱平衡后的催化劑床層平均溫度分別為204.5，206.7，212.3 ℃；隨著汽包壓力的提高，催化劑床層溫度提高，CO和H2的轉(zhuǎn)化率顯著增加，CH4和CO2選擇性變化不明顯，C5+烴類選擇性有所增加，可能是由于溫度提高，擴(kuò)散效果得以改善；由于汽包壓力提高時轉(zhuǎn)化率增加，因此總放熱量明顯增加，催化劑床層最高溫度提高，溫差也進(jìn)一步增大。因此通過調(diào)節(jié)汽包壓力來控制催化劑床層溫度非常有效，催化活性與汽包壓力可以很好地關(guān)聯(lián)。

表6 汽包壓力對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響

2.6 表觀氣速的影響

Wang等[9]通過對費(fèi)-托合成反應(yīng)體系的質(zhì)量和熱量平衡計算，指出反應(yīng)器內(nèi)主要為氣相主體，因此，反應(yīng)器內(nèi)氣體的表觀速率將會直接影響反應(yīng)的傳質(zhì)和傳熱情況[14]。在反應(yīng)溫度為210 ℃、壓力為2.5 MPa、體積空速為500 h-1、原料氣n(H2)n(CO)為2.0的條件下，通過調(diào)整循環(huán)氣量來改變反應(yīng)器內(nèi)表觀氣速，考察其對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響，結(jié)果見表7。增加尾氣循環(huán)量可以在不增加新鮮氣空速的情況下提高反應(yīng)器內(nèi)表觀氣速。由表7可見，提高表觀氣速使CO和H2的轉(zhuǎn)化率下降，C5+烴類選擇性變化不大，CH4選擇性和CO2選擇性在較高氣速時明顯下降。表觀氣速提高導(dǎo)致反應(yīng)物在催化劑上的停留時間縮短，是原料轉(zhuǎn)化率降低的原因之一。另外，從催化劑床層溫度數(shù)據(jù)來看，表觀氣速提高時，氣量增加，會帶走部分熱量，使催化劑床層平均溫度和最高溫度均明顯降低。從表7可知，表觀氣速從2.60 ms增至3.96 ms時，床層平均溫度降低2.1 ℃，床層最高溫度降低2.7 ℃。需要指出的是，表觀氣速提高是通過增加尾氣循環(huán)量實現(xiàn)的，CH4等惰性成分會進(jìn)一步累積，會降低H2和CO的分壓，也會造成轉(zhuǎn)化率下降。

表7 表觀氣速對RFT-2催化劑費(fèi)-托合成性能的影響

3 結(jié) 論

反應(yīng)溫度對RFT-2性能影響顯著，隨溫度升高催化劑的費(fèi)-托合成反應(yīng)活性迅速增加，催化劑床層的熱點區(qū)域明顯變寬和峰值增高，在200～205 ℃范圍內(nèi)，催化劑活性對溫度最為敏感，而且隨反應(yīng)溫度升高重質(zhì)烴產(chǎn)品收率降低。隨壓力升高，費(fèi)-托合成反應(yīng)活性增加，選擇性得到改善，但催化劑床層溫度分布變差。原料氣n(H2)n(CO)影響催化劑的費(fèi)-托合成活性和產(chǎn)物選擇性，低n(H2)n(CO)有利于得到更好的C5+烴類選擇性，對催化床層溫度和溫差的影響較小?？账僭黾釉斐蒀O和H2的轉(zhuǎn)化率明顯下降，選擇性和催化劑床層溫度分布變化不明顯。汽包壓力決定了循環(huán)水的沸點溫度，從而直接影響反應(yīng)溫度，通過調(diào)節(jié)汽包壓力來控制催化劑床層溫度非常有效和靈敏，其影響效果與反應(yīng)溫度相似。表觀氣速提高可以改善催化劑床層徑向的傳熱效果，使反應(yīng)管的傳熱得到強(qiáng)化，溫度分布更加均勻，但會影響反應(yīng)性能。

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STUDY OF FISCHER-TROPSCH SYSNTHESIS PERFORMANCE OF RFT-2 CATALYST IN FIXED-BED REACTOR

Xu Run， Li Meng， Hu Zhihai， Nie Hong

(SINOPECResearchInstituteofPetroleumProcessing，Beijing100083)

The effect of reaction temperature， pressure， ratio of H2CO in feedstock， gas hourly space velocity， pressure of steam drum and superficial gas velocity on the Fischer-Tropsch synthesis performance over the industrial production RFT-2 catalyst were investigated in a fixed-bed reactor. The results show that increasing temperature leads to an increase of activity. The high temperature region and the temperature peak in catalyst bed are enlarged. The sensitive degree in different temperature ranges is different. Increasing the pressure increases the activity and improves the selectivity. However the temperature gradient in catalyst bed becomes larger. The ratio of H2to CO in feedstock affects mainly the catalyst activity and product distribution， while has a less impact on the temperature distribution of catalyst bed. The increase of gas hourly space velocity leads to a decrease of CO and H2conversion rate， while the selectivity and temperature distribution of catalyst bed did not change significantly. It is found that adjusting the pressure of steam drum is a very effective and sensitive to control the temperature of catalyst bed and it influences the catalyst performance and temperature distribution significantly. The increase of superficial gas velocity can improve the radial heat transfer of catalyst bed and make the temperature distribution more uniform.

Fischer-Trospch synthesis； fixed-bed reactor； cobalt-based catalyst； reaction condition； temperature distribution

2016-04-22； 修改稿收到日期： 2016-05-23。

徐潤，博士，高級工程師，主要從事替代能源的技術(shù)研究工作。

徐潤，E-mail：xurun.ripp@sinopec.com。

中國石油化工股份有限公司合同項目(104049)。